CN218101460U - 一种金属空气电池用的分仓电堆元件及分仓电堆组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种金属空气电池用的分仓电堆元件，其包括阴极组件、阳极组件及单体壳：所述阴极组件包括阴极片；所述阳极组件包括阳极金属板；所述单体壳两侧壁呈镂空状，所述单体壳顶部至少部分区域设有可容纳阳极金属板插拔的开口；其中，所述单体壳内沿纵向方向设有中间隔离板，以将单体壳内部隔离成两个腔体。本实用新型的电堆元件，采用分仓结构设计，使电堆本身电压升高，在输出时，可以选用体积小，效率高的降压板。本实用新型还公开了一种金属空气电池用的分仓电堆组件。

Description

一种金属空气电池用的分仓电堆元件及分仓电堆组件

技术领域

本实用新型涉及金属空气电池的技术领域，尤其涉及一种金属空气电池用的分仓电堆元件及分仓电堆组件。

背景技术

随着新能源技术的不断发展，供电电源的产品也日益丰富。按驱动电源不同可分为锂电池、碱性电池和金属空气电源。金属空气电源，尤其是铝空燃料电源作为新能源行业中重要一员，主要基于铝空气燃料电池技术，其具有能量密度高、铝资源丰富、绿色环保、安全可靠的特性，在野外应急供电等领域有很好的应用前景。金属空气电源包括阳极组件和阴极组件构成的电堆元件，然而，目前市场上的电堆元件皆为单仓结构，组成电堆后，产生的电压相对较小；电能输出时，需要采用体积大、效率偏低的升压板，以满足给外部设施供电的需求。

实用新型内容

鉴于以上现有技术的不足之处，本实用新型的其中一个方面是提供一种金属空气电池用的分仓电堆元件，以解决现有金属空气电池的电堆元件工作时产生电压相对较低导致电能输出时需要采用体积大、效率偏低的升压板等问题。

为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种金属空气电池用的分仓电堆元件，所述分仓电堆元件包括：

阴极组件，所述阴极组件包括阴极片；

阳极组件，所述阳极组件包括阳极金属板；及

单体壳，所述单体壳两侧壁呈镂空状，所述单体壳顶部至少部分区域设有可容纳阳极金属板插拔的开口；

其中，所述单体壳内沿纵向方向设有中间隔离板，以将单体壳内部隔离成两个腔体。

进一步地，所述阴极组件还包括集流体；所述阴极片和集流体依次设置在单体壳侧壁上，所述集流体上设有用与正极导线电连接的阴极凸耳，所述阴极组件外侧还设有隔离板。

进一步地，所述阳极组件还包括快速公插头、导电铜片和塑料壳；所述塑料壳底部与单体壳上沿相对应设置，所述导电铜片沿水平方向布置在塑料壳内，所述导电铜片沿水平方向的一端与快速公插头电连接，另一端与阳极金属板电连接。

进一步地，所述阳极金属板有两块，分别与单体壳内的两个腔体相对应设置，所述阳极金属板可插拔地设置在单体壳内。

进一步地，所述单体壳两个腔体的底部各设有用于电解液流动的短管，所述短管的进液口和出液口沿水平方向设置，所述短管顶部部分区域与单体壳内的腔体相贯通。

本实用新型的另外一方面是提供一种金属空气电池用的分仓电堆组件，所述分仓电堆组件包括壳体、连接管路、连接导线和至少一个如上述的金属空气电池用的分仓电堆元件。

进一步地，相邻两个所述分仓电堆元件的短管之间彼此对应连通，若干个所述分仓电堆元件的短管构成电解液连通管路；远离壳体注液孔一侧的两个短管通过设置中间连通管进行连通。

进一步地，所述分仓电堆组件还包括过流保护器，所述过流保护器电连接在分仓电堆组件的电回路上。

进一步地，所述壳体的顶部和靠近底部侧壁分别设有注液孔和出液孔；其中，所述注液孔通过进液软管与分仓电堆元件靠近进液孔侧的进液口相连通，所述出液孔与分仓电堆元件靠近出液孔侧的出液口相连通。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的分仓电堆元件及分仓电堆组件，采用独特的分仓结构设计，相对单仓结构，电堆工作产生的电压更大；电能输出时，由于电压高，可以采用更有效率的降压电控方式，将电化学能更有效率地输送出去，以满足外部设施供电的需求。

本实用新型的分仓电堆元件及分仓电堆组件，平时长期储存不需要维护，紧急情况时快速启动、稳定工作。启动时电解液采用自来水和电解质包进行配制，在各种工况下都能使用。

本实用新型的分仓电堆元件及分仓电堆组件，轻巧便携、储运安全、储电量高，单次工作时间长，可作为电源用于民用、石油、化工、消防、矿业等领域。

附图说明

图1为本实用新型金属空气电池用的分仓电堆元件的整体结构示意图。

图2为本实用新型金属空气电池用的分仓电堆元件的剖面结构示意图。

图3为本实用新型金属空气电池用的分仓电堆元件的爆炸结构示意图。

图4为本实用新型金属空气电池用的分仓电堆元件阳极组件的结构示意图。

图5为本实用新型金属空气电池用的分仓电堆元件单体壳的结构示意图。

图6为本实用新型金属空气电池用的分仓电堆组件的整体结构示意图。

图7为本实用新型金属空气电池用的分仓电堆元件的爆炸结构示意图。

其中，分仓电堆元件1、壳体2、螺杆3、过流保护器4、导线5、进液漏斗6、进液软管7、中间连通管8、出液管9、单体壳11、阳极组件12、阴极组件13、左壳21、右壳22、进液口压盖71、短管111、中间隔离板112、快速母插头113、第一连接部114、第二连接部115、开口116、腔体117、阳极金属板121、塑料壳122、快速公插头123、导电铜片124、阴极片131、集流体132、隔离板133、阴极电连接片134、注液孔211、出液孔212。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。

实施例

如图1至图5所示，本实施例金属空气电池用的分仓电堆元件1，其包括：阴极组件13、阳极组件12及单体壳11；所述阴极组件13包括阴极片131；所述阳极组件12包括阳极金属板121；所述单体壳11两侧壁呈镂空状，所述单体壳11顶部至少部分区域设有可容纳阳极金属板121插拔的开口116；其中，所述单体壳11内沿纵向方向设有中间隔离板112，以将单体壳11内部隔离成两个腔体117。两个所述腔体117彼此不连通。单体壳11采用分仓结构设计后，一个单体壳11有2个独立腔体117，可以组成双倍电压结构，进而电堆工作时产生的电压更大；电能输出时，由于电压高，可以采用更有效率的降压电控方式，将电化学能更有效率地输送出去，以满足外部设施供电的需求。所述腔体117通过阴极组件13、阳极组件12和单体壳11构成相对封闭的电解液腔室。阴极片131和阳极金属板121在腔体117内电解液的作用下进行电化学反应放出电能，经导线5输出后外接对外供电使用。本实施例的阳极金属板121可以选用金属镁板，铝板，锌板中的一种，优选的是铝板；阴极片131具有催化氧化空气中氧分子的作用，其可采用现有技术中应用的任一种材料，优选的是银和二氧化锰复合催化剂或者有催化性能材料和防水透气层构成的阴极材料。所述单体壳11外边缘设置第一连接部114和第二连接部115，所述第一连接部114沿纵向方向靠近单体壳11外边缘中间位置，所述第二连接部115则设置在单体壳11边缘的顶部位置，所述第二连接部115设有与快速公插头123匹配的快速母插头113，实现两者快速的插拔动作。

在其中一个实施例中，所述阴极组件13还包括集流体132；所述阴极片131和集流体132分别依次设置在单体壳11两侧壁上，所述阴极组件13外侧还设有隔离板133。所述隔离板133、集流体132和阴极片131固定连接在第一连接部114，通过第一连接部114上设置的阴极电连接片134进行电引出。本实用新型的集流体132材料可以选用现有技术中任一具有电流集聚的导电体材料，作为举例，比如可以选用泡沫镍片，泡沫镍片的具体作用是增加电输出的接触面积，使电化学产生电能损失减少，增大了分仓电堆元件1的输出功率。所述隔离板133上开有若干通气孔，所述隔离板133上亦可做成格栅条用于空气流通。所述单体壳11和隔离板133采用塑料材质。隔离板133起到防止相邻两个分仓电堆元件1之间发生短路的危险。

在其中一个实施例中，所述阳极组件12还包括两个快速公插头123、两个导电铜片124和塑料壳122；所述塑料壳122底部与单体壳11上沿相对应设置，所述导电铜片124沿水平方向布置在塑料壳122内，所述导电铜片124沿水平方向的一端与快速公插头123电连接，另一端与阳极金属板121电连接。通过快速公插头123与快速母插头113的插接可实现阳极侧电连接方式的快速建立。所述塑料壳122上还设置有把手，用于操作阳极组件12的插拔动作。

本实施例中，阳极组件12中阳极金属板121有两块，分别与单体壳11内的两个腔体117相对应设置，所述阳极金属板121可插拔地设置在单体壳11内。

在其中一个实施例中，所述单体壳11两个腔体117的底部各设有用于电解液流动的短管111，所述短管111的进液口和出液口沿水平方向设置，所述短管111顶部部分区域与单体壳11内的腔体117相贯通。

本实用新型的另外一方面是提供一种金属空气电池用的分仓电堆组件，所述分仓电堆组件包括壳体2、连接管路、连接导线5和至少一个如上述的金属空气电池用的分仓电堆元件1。如图6和图7所示，本实施例的分仓电堆组件包括8个相互相邻的分仓电堆元件1，相邻两个所述分仓电堆元件1的短管111之间彼此对应连通，8个所述分仓电堆元件1的短管111构成电解液连通管路；即每个分仓电堆元件1底部的两个短管111分别与相邻分仓电堆元件1底部的两个短管111相互对接彼此构成连通管路；远离壳体2注液孔211一侧的两个短管111通过设置中间连通管8进行连通。8个所述分仓电堆元件1通过导线5以串联或并联的方式进行电连接；以1个分仓电堆元件1的输出电压为1V计，当8个分仓电堆元件1并联时，分仓电堆组件的总电压为8V；当8个分仓电堆元件1串联时，分仓电堆组件的总电压为16V；优选地是，采用串联方式进行电能输出，以进一步提高分仓电堆组件的输出电压。

所述壳体2包括左壳21和右壳22，所述左壳21和右壳22分别设置在8个分仓电堆元件1的左右两侧并通过螺杆3固定连接。所述壳体2中的右壳22的顶部和靠近底部侧壁分别设有注液孔211和出液孔212；其中，所述注液孔211通过进液软管7与分仓电堆元件1靠近进液孔侧的进液口相连通，所述出液孔212与分仓电堆元件1靠近出液孔212侧的出液口相连通。所述进液孔连接进液漏斗6并通过进液漏斗6进行电解液的添加；所述出液孔212连接出液管9并通过出液管9与外部连接。进液软管7与分仓电堆元件1靠近进液孔侧的进液口通过进液口压盖71进行固定。

在其中一个实施例中，所述分仓电堆组件还包括过流保护器4，所述过流保护器4电连接在分仓电堆组件的电回路上。过流保护器4起保护电堆作用，若外部设备出现短路时，电堆输出电流增大，导致电堆出现高温，高温导致粘结不良，引起电解液漏液。

所述分仓电堆组件还需通过外接的输出模块进行电能输出，输出模块可选用恒定电压、恒定电流或恒定功率中的至少一种方式对外供电。

本实用新型分仓电堆组件工作时，电解液依次通过进液漏斗6、注液孔211、进液软管7进入分仓电堆元件1一侧腔体117和短管111连接的管路上，再通过中间连通管8进入分仓电堆元件1的另一侧腔体117和短管111连接的管路上，最后经过出液孔212和出液管9外接。分仓电堆元件1所有腔体117注满电解液后，金属阳极板在阴极片131的作用下与空气发生电化学反应，然后通过导线5，将电输出到外部设备。分仓电堆组件不工作时，将电解液从出液孔212和出液管9及时排出。电解液采用自来水和电解质包(比如氯化钠等盐或者氢氧化钠等碱性物质)进行配制，在各种工况下都能使用。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。

Claims (9)

1.一种金属空气电池用的分仓电堆元件，其特征在于，所述分仓电堆元件包括：

阴极组件，所述阴极组件包括阴极片；

阳极组件，所述阳极组件包括阳极金属板；及

单体壳，所述单体壳两侧壁呈镂空状，所述单体壳顶部至少部分区域设有可容纳阳极金属板插拔的开口；

其中，所述单体壳内沿纵向方向设有中间隔离板，以将单体壳内部隔离成两个腔体。

2.如权利要求1所述的金属空气电池用的分仓电堆元件，其特征在于，所述阴极组件还包括集流体；所述阴极片和集流体依次设置在单体壳侧壁上，所述集流体上设有用与正极导线电连接的阴极凸耳，所述阴极组件外侧还设有隔离板。

3.如权利要求1所述的金属空气电池用的分仓电堆元件，其特征在于，所述阳极组件还包括快速公插头、导电铜片和塑料壳；所述塑料壳底部与单体壳上沿相对应设置，所述导电铜片沿水平方向布置在塑料壳内，所述导电铜片沿水平方向的一端与快速公插头电连接，另一端与阳极金属板电连接。

4.如权利要求1所述的金属空气电池用的分仓电堆元件，其特征在于，所述阳极金属板有两块，分别与单体壳内的两个腔体相对应设置，所述阳极金属板可插拔地设置在单体壳内。

5.如权利要求1所述的金属空气电池用的分仓电堆元件，其特征在于，所述单体壳两个腔体的底部各设有用于电解液流动的短管，所述短管的进液口和出液口沿水平方向设置，所述短管顶部部分区域与单体壳内的腔体相贯通。

6.一种金属空气电池用的分仓电堆组件，其特征在于，所述分仓电堆组件包括壳体、连接管路、连接导线和至少一个如权利要求1-5任一项所述的金属空气电池用的分仓电堆元件。

7.如权利要求6所述的金属空气电池用的分仓电堆组件，其特征在于，相邻两个所述分仓电堆元件的短管之间彼此对应连通，若干个所述分仓电堆元件的短管构成电解液连通管路；远离壳体注液孔一侧的两个短管通过设置中间连通管进行连通。

8.如权利要求6所述的金属空气电池用的分仓电堆组件，其特征在于，所述分仓电堆组件还包括过流保护器，所述过流保护器电连接在分仓电堆组件的电回路上。

9.如权利要求6所述的金属空气电池用的分仓电堆组件，其特征在于，所述壳体的顶部和靠近底部侧壁分别设有注液孔和出液孔；其中，所述注液孔通过进液软管与分仓电堆元件靠近进液孔侧的进液口相连通，所述出液孔与分仓电堆元件靠近出液孔侧的出液口相连通。

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